量子糾纏是量子計算加速效應的根本來源之一，糾纏比特數(shù)目的增多可使量子計算能力呈指數(shù)增長。我國科學家日前成功實現(xiàn)了51個超導量子比特簇態(tài)制備和驗證，刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的世界紀錄。
記者從中國科學院獲悉，該研究由中國科學技術大學潘建偉院士、朱曉波、彭承志團隊和北京大學袁驍?shù)瓤蒲腥藛T合作完成，相關成果7月12日在國際學術期刊《自然》在線發(fā)表。
量子真糾纏態(tài)比特數(shù)目的發(fā)展歷史。（研究團隊供圖）
“量子糾纏是量子力學中最神秘也是最基礎的性質(zhì)之一，同時也是量子信息處理的核心資源。長期以來，實現(xiàn)大規(guī)模的多量子比特糾纏是各國科學家奮力追求的目標?！迸私▊ソ榻B，其中，超導量子比特具有規(guī)模化拓展的優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅速，我國科學家在超導量子比特多體糾纏制備方面取得了一系列重要成果。
據(jù)介紹，大規(guī)模的真糾纏態(tài)制備要求高連通性的量子系統(tǒng)、高保真的多比特量子門以及高效準確的量子態(tài)保真度表征手段，由于難以實現(xiàn)對量子系統(tǒng)性能、操控能力以及驗證手段的這些要求，此前真糾纏比特的規(guī)模未能突破24個量子比特。
利用“祖沖之二號”完成的51比特一維簇態(tài)制備的線路及量子態(tài)保真度結果。（研究團隊供圖）
此項研究中，研究團隊在前期構建的“祖沖之二號”超導量子計算原型機的基礎上，進一步將并行多比特量子門的保真度提高到99.05%，讀取精度提高到95.09%，并結合研究團隊所提出的大規(guī)模量子態(tài)保真度驗證判定方案，成功實現(xiàn)了51比特簇態(tài)制備和驗證。
“這項工作將量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的紀錄由原先的24個大幅刷新至51個，充分展示了超導量子計算體系優(yōu)異的可擴展性?！迸私▊フf，在此基礎上，研究團隊首次實現(xiàn)了基于測量的變分量子算法，為基于測量的量子計算方案走向?qū)嵱玫於嘶A。
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